¿Este problema destruirá su transmisión hidrostática? [video]

Rupert Murdoch, el propietario del gigante mundial de los medios News Corp., fue mi vecino mientras crecía. No es que mi familia fuera particularmente rica. Es solo que la granja de mi padre está cerca de un conjunto de «estaciones de ovejas» propiedad del magnate de los medios. Pero en comparación con los 300.000 acres que controla Murdoch, las propiedades de su padre son realmente modestas.

En 1981, justo a tiempo para la cosecha de trigo, papá recibió una cosechadora nueva. Es una de las muchas propiedades que ha tenido a lo largo de los años, pero esta es diferente. Esta es la primera transmisión hidrostática que he visto equipada para transmisión por tierra. El control continuamente variable proporcionado por la transmisión hidrostática es una mejora considerable con respecto a las transmisiones mecánicas con entradas de velocidad variable utilizadas en modelos anteriores.

De todos modos, en la segunda temporada, algo salió mal con la transmisión hidrostática. Siempre se garantiza que el tiempo de inactividad durante la cosecha elevará el nivel de estrés de papá a 10 de 10. No es una vista bonita. No sabía mucho sobre hidráulica en ese entonces, mirando hacia atrás, muchacho, desearía que hubiera un libro como Manual de solución de problemas hidráulicos Podría usarlo en ese momento.

Por supuesto, en los 35 años transcurridos desde entonces, he acumulado muchos conocimientos sobre transmisiones hidrostáticas. Un problema que a menudo se pasa por alto, y que ha surgido en un trabajo reciente en el que participé, es el efecto combinado de la compresibilidad del fluido y el «efecto acumulador» de los conductores (el volumen de una manguera o tubería que aumenta con la presión y aumenta ).

Cuando la carga en la transmisión hidrostática aumenta repentinamente, el motor se detiene momentáneamente y la presión del sistema aumenta hasta que se supera el aumento de carga o se abre la válvula de alivio de alta presión, lo que ocurra primero.

Cuando el motor se detiene, no hay flujo de retorno desde la salida del motor hasta la entrada de la bomba. Esto significa que la bomba de transmisión cavitará cada vez que necesite reponer el volumen de fluido requerido para generar la presión necesaria para superar el aumento de carga o la válvula de alivio de alta presión. La duración de la cavitación de la bomba depende de la salida de la bomba de carga, la magnitud del aumento de presión y su efecto sobre el aumento del volumen del conductor y la disminución del volumen del fluido. Esto se ilustra en el siguiente ejemplo.

La transmisión hidrostática que opera la broca en la plataforma entrega 35 GPM a una presión de 1000 PSI. Un aumento repentino de carga en la broca detendrá inmediatamente el motor hasta que se cree suficiente presión para superar el aumento de carga, en este ejemplo 3000 PSI.

Para aumentar la presión del sistema de 1000 PSI a 3000 PSI, la bomba de transmisión se debe reabastecer con volumen adicional debido a la compresión del aceite hidráulico y la expansión de volumen de la manguera de alta presión entre la bomba y el motor. Pero no hay flujo de retorno desde la salida del motor a la entrada de la bomba debido a la parada momentánea del motor. El único fluido disponible en la entrada de la bomba de la transmisión es 7 GPM de la bomba de carga, que es aproximadamente un 80 % menos de lo necesario.

En este ejemplo, la manguera de alta presión entre la bomba y el motor es SAE 100R9AT-16;36 pies de largo. El volumen de esta manguera se expande a 9,7 in³ debido al aumento de presión y el volumen adicional requerido debido a la compresión del fluido dentro de esta manguera es de 2,8 in³. Por lo tanto, el volumen de fluido adicional total requerido para aumentar la presión de trabajo de 1000 a 3000 PSI es 12,5 in³ (9,7 + 2,8 = 12,5).

Para calcular el tiempo que tarda la presión de trabajo en aumentar de 1000 a 3000 PSI, que es equivalente al tiempo que la bomba de la transmisión está cavitada, dividimos el volumen de reposición requerido (12,5 in³) por el volumen por segundo que se puede obtenido de la bomba de carga (27 in³). En este ejemplo, la bomba de la transmisión cavitará durante 0,46 segundos siempre que un aumento repentino de la carga requiera un aumento de la presión del sistema de 1000 a 3000 PSI (12,5 ÷ 27 = 0,46).

Este problema ocurre en aplicaciones con fluctuaciones repentinas en la carga de transmisión. Los ejemplos típicos incluyen ruedas de corte en plataformas de perforación, máquinas de perforación y dragas. Este video de simulación de 2,5 minutos demuestra el problema .

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